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Date limite 14/09/2024 17:00:00
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Quelle est l'aire de cette ellipse ? (1)

On considère dans le plan une ellipse d'équation \(x^2 + 2y^2 = 1\).

./Int_test_4/ellipse.png

Dans ce problème, on cherche à calculer l'aire de la région du plan délimitée par cette ellipse.

Considèrons la fonction \(f(x)=\sqrt{\frac{1-x^2}{2}}\) définie sur le domaine \([-1,1]\).

Il n'est pas difficile de se convaincre que la région comprise entre le graphe de cette fonction et l'axe \(Ox\) (l'aire "sous la courbe") est exactement la moitié de l'ellipse ci-dessus (c'est dû au fait que \(y = f(x) \Leftrightarrow x^2 + 2 y^2 = 1 \text{ pour tout } y\ge0\)).

On sait de plus que l'aire de cette région peut s'écrire \(\int_{-1}^1 f(x) \ \mathrm{d}x\).


Question 1: Une substitution

Pour calculer l'intégrale définie \(\int_{-1}^1 f(x) \ \mathrm{d}x\) il est recommandé d'effectuer la substitution trigonométrique \(x=\sin t\).

Après cette substitution cette intégrale définie devient \(\int_{-M}^M g(t)\ \mathrm{d}t\)\(M\) est une constante à déterminer, et \(g(t)\) est une certaine fonction de \(t\).

Que vaut \(g(t)\) ?

Question 2:

Que vaut la constante \(M\) ?

Question 3: Calcul de l'aire de l'ellipse

En vous aidant de ce qui précède, calculez l'aire de cette ellipse.